光学玻璃制造技术

本发明专利技术提供一种光学玻璃，其特征在于，折射率（ｎｄ）为１．８２５～１．８７０、阿贝数（νｄ）为２２～小于２７，玻璃化转变温度（Ｔｇ）为５３０℃～５８５℃、平均线性膨胀系数（α）为８０～１０３［１０－７℃－１］，含有ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ成分，并且实质上不合铅化合物。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适合于模压成型(press forming)的光学玻璃，其是具有高折射率、高分散性的SiO2-TiO2-Nb2O5-Li2O类玻璃，同时具有低的玻璃化转变温度(Tg)和低的平 均线性膨胀系数(α)。
技术介绍
通过使用高折射·高分散的光学玻璃的非球面透镜来减少透镜的个数，从而使透 镜等光学元件轻量 小型化的倾向，特别是近年来正在变得强烈。可是，如果要通过以往的 粗磨·抛光工序得到非球面，则成本高，并且需要复杂且多的操作工序。因此，开发了用超 精密加工的金属模具将由玻璃块或玻璃片得到的预成型材料直接成型为透镜的方法。通过 该方法得到的透镜由于没有粗磨 抛光的必要，因此，使以低成本 短交货日期来进行生产 成为可能。该成型方法被称为玻璃铸型，并被进行了广泛的研究·开发，而且，用于光学仪 器的由玻璃铸型得到的非球面透镜在年年增加。这些玻璃，从在玻璃铸型中使用的金属模具的耐热性考虑，关于使用的玻璃，要求 在较低的温度下软化的玻璃。另外，所要求的透镜的光学常数也多样化。例如，如特开平 2-148010、特开平6-160712所记载，为了实现简洁并且高规格的光学设计，使用高折射率 高分散的非球面透镜的需求正在增强。特别是，折射率(nd)为1. 825 1. 870，以及阿贝数 (ν d)为22 小于27的光学常数，属于作为在该领域所要求的光学玻璃的最高折射 高分 散的范围，如果通过玻璃铸型制造该光学常数范围的光学玻璃成为可能，由此而得到的透 镜，可以以低成本实现更简洁的光学系统的色象差的修正。因此，对于开发在光学设计上非常有用的该范围的模压用光学玻璃的要求非常强 烈。可是，该范围的现有的模压用光学玻璃不仅化学耐久性差，而且耐热冲击性也差，在获 得预成型材料时或压制时，经常发生玻璃块的破损或裂缝的问题，实用的模压用光学玻璃 至今为止还不存在。本专利技术的目的光学常数附近的光学玻璃以往已经大量地公开。例如，在特开 2001-058845、特开2002-173336中，公开了含有磷酸盐的光学玻璃，但该玻璃不仅化学耐 久性不够，而且容易发生与模压模具的熔融粘着，另外因具有非常高的平均线性膨胀系数 (α),因此，在压制前后的骤冷骤加热时，玻璃容易破损，因此，不适合于模压成型。在特开昭58-217451中，公开了含有大量P或Pb的模压用光学玻璃，但含有大量 P或Pb成分的玻璃，由于在冲压温度范围与金属模具具有高的反应性，因此，容易使金属模 具劣化，作为模压用光学玻璃是不合适的。在特开昭48-034913中，公开了 K2O(Na2O)-SiO2-TiO2-Nb2O5系的光学玻璃，但由于 作为近年来要求的模压用光学玻璃，其玻璃化转变温度(Tg)高，并且由于平均线性膨胀系数(α)大，在压制前后的骤冷骤加热时，玻璃容易破损，对模压成型是不合适的。在特开平01-148726、特开平05-051233中，公开了在Na2O-SiO2-TiO2-Nb2O5系玻璃 中含有Ge或Cs的玻璃，但由于这些成分的原料都较昂贵，因此，存在成本高的问题。在特开昭52-45612中，公开了 R2O-RO-SiO2-Nb2O5系的光学玻璃，但由于折射率 (nd)低、阿贝数(vd)也大，不能得到所期望的高折射率 低分散的光学特性。由于这样的 理由，该玻璃作为近年要求的模压用光学玻璃是不合适的。在特开2002-87841中，作为精密模压成型用原料公开了 SiO2-TiO2-Nb2O5-Na2O系 玻璃，但由于不满足近年来要求的折射率(nd)、阿贝数(vd)、平均线性膨胀系数(α)的任 何一个，作为模压成型用高折射透镜是不合适的。在特开2000-016830中，公开了玻璃化转变温度(Tg)低的光学玻璃，但由于阿贝 数(vd)大(=低分散)，而且折射率(nd)低，偏离了作为本专利技术的目标模压用光学玻璃的光学常数。在特开2000-344542、特开昭 61-168551、特开昭 54-161619、特开昭 54-161620、特 开昭49-087716、特开昭58-125636中，公开了平均线性膨胀系数(α)低于100 的眼镜用高折射玻璃，但与本专利技术相比较，任何一种的阿贝数(vd)都大，或者折射率(nd) 低，偏离了作为本专利技术的目标模压用光学玻璃的光学常数。本专利技术的目的在于提供具有上述期望的光学常数的同时，玻璃化转变温度(Tg) 低、耐热冲击性高的模压用光学玻璃。一般地，由热冲击产生的应力(ο )可以用下式进行预测。σ = λ · E · α · ΔΤ/(1_ ν)-(A)在此，λ是关于形状或传热速度的常数。E为杨氏模量，α为平均线性膨胀系数， Δ T为温度差，ν为泊松比。为了降低(1)式表示的由热冲击产生的应力(σ)，可以考虑例如使ΔΤ减小的方 法。在进行模压成型时，为了避免玻璃的骤热骤冷，可以考虑通过在成型工序之前或之后设 置预备炉来降低在升温或降温过程的剧烈的温度变化(ΔΤ)。可是，在此方法中，由于预成 型材料在预备炉和成型工序的对玻璃来说高温条件下长时间停留，析出微细的结晶(所谓 的失透)的可能性增大。另外，如果设置1个或多个预备炉，仅仅这样就会使设备和工序都 变得复杂，或者使制造1个制品所需要的周期变长，从而使成本变高。因此，在模压成型中， 减小玻璃的温度变化ΔΤ的对策是有限的。在上述各参数中，对玻璃组成的依赖性大的值是杨氏模量(E)、平均线性膨胀系数 (α)、泊松比(V)。因此，获得杨氏模量(E)以及平均线性膨胀系数(α)都小的材料是作 为耐热冲击性高的模压用光学玻璃的重要的一点。
技术实现思路
为了解决上述课题，本专利技术人反复进行了深刻研究，结果发现，以Si02、TiO2, Nb205、Li2OS主要成分，并且着眼于平均线性膨胀系数(α)和杨氏模量(E)，通过调节组 成以使平均线性膨胀系数(α)为80 ^ 、或者式-1 :Ε· α/(1-ν)的值为 1. OOXlO6 1. 35 X IO6 的范围，可以得到具有高折射率 高分散的光学特性，并 且耐热冲击性高的模压用光学玻璃，从而完成了本专利技术。 S卩，为了实现上述目的，本专利技术的第1方面是一种光学玻璃，其特征在于，折射率(nd)为1.825 1.870，阿贝数(ν d)为22 小于27，玻璃化转变温度(Tg)为530°C 585°C，平均线性膨胀系数(α)为 80 103 ，含有 Si02、Ti02、Nb205、Li20 成分，且 实质上不含铅化合物。本专利技术的第2方面是一种光学玻璃，其特征在于，折射率(nd)为1. 825 1. 870， 阿贝数(vd)为22 小于27，玻璃化转变温度(Tg)为530°C 585°C，平均线性膨胀系数 (α )为80 100 ，其中，E 杨氏模量α 平均线性膨胀系数ν 泊松比含有SiO2、TiO2、Nb2O5, Li2O成分，且实质上不含铅化合物。本专利技术的第4方面是上述1 3方面的光学玻璃，其特征在于，按以氧化物为基准 的质量％计，含有SiO2 18 36%、TiO2 6% 小于 18%、Nb2O5 大于42%且小于或等于55%、其中，Nb205/Ti02的值为2. 7或2. 7以上，Li2O 2 8%。本专利技术的第5方面是上述1 3方面的光学玻璃，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学玻璃，其特征在于，折射率（ｎｄ）为１．８２５～１．８７０，阿贝数（νｄ）为２２～小于２７，玻璃化转变温度（Ｔｇ）为５３０℃～５８５℃，平均线性膨胀系数（α）为８０～１０３［１０↑［－７］℃↑［－１］］，含有ＳｉＯ↓［２］、ＴｉＯ↓［２］、Ｎｂ↓［２］Ｏ↓［５］、Ｌｉ↓［２］Ｏ成分，且实质上不含铅化合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：清水晃治，上原进，
申请(专利权)人：株式会社小原，
类型：发明
国别省市：JP[日本]